職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM技術(shù)素養(yǎng)培育模式研究★

王海強(qiáng)，李春曉

(1.河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院,河南 鄭州 450018; 2.中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000)

2022年11月,教育部等五部門聯(lián)合啟動(dòng)實(shí)施“職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師專項(xiàng)培養(yǎng)計(jì)劃”,以中國(guó)特色學(xué)徒制為主要培養(yǎng)形式,到2025年累計(jì)培養(yǎng)不少于20萬(wàn)名現(xiàn)場(chǎng)工程師。2016年9月,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》明確指出“十三五”時(shí)期,全面提高建筑業(yè)信息化水平,著力增強(qiáng)BIM等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力,實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展;2021年10月,《中國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告(2021)智能建造應(yīng)用與發(fā)展》提出BIM技術(shù)在建筑業(yè)已廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)、施工、咨詢等關(guān)鍵領(lǐng)域。在職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師培育的背景下[1-3],研究BIM技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)工程師崗位工作中的應(yīng)用和現(xiàn)場(chǎng)工程師培育中的應(yīng)用顯得尤為重要,本文依托張家界某城市棚戶區(qū)改造項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程師崗位的BIM應(yīng)用點(diǎn)分析,結(jié)合職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師培育需求探索土建類職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM技術(shù)素養(yǎng)的培育模式。

1 土建類職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師崗位工作分析

土建類職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師是指畢業(yè)于職業(yè)院校的畢業(yè)生并在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)從事建筑生產(chǎn)、管理、服務(wù)的一線工程師,能夠第一時(shí)間解決現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題的土建類高素質(zhì)技術(shù)技能人才。職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師與本科“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”中的現(xiàn)場(chǎng)工程師存在較大區(qū)別,職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師培育面向的對(duì)象是中職-高職-職業(yè)本科,卓越工程師面向的對(duì)象是本科-碩士-博士。土建類職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師要求學(xué)生“精操作、懂工藝、會(huì)管理、善協(xié)作、能創(chuàng)新”,職業(yè)教育更加強(qiáng)調(diào)人才的“技藝精湛”[4],但建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)普遍存在“看不見、摸不著”的問(wèn)題,這就需要現(xiàn)場(chǎng)工程師在解決問(wèn)題時(shí)使用信息化技術(shù)手段將平面圖紙立體化、隱蔽工程可視化、指導(dǎo)方式便捷化,BIM技術(shù)可以使用三維建模軟件將二維平面圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體模型,然后使用編輯工具將隱蔽工程拆分和整合,并利用二維碼交底將三維模型、隱蔽工程、指導(dǎo)視頻展示到施工點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確交底,有利于在第一時(shí)間解決現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題。

2 工程項(xiàng)目概況和BIM應(yīng)用點(diǎn)分析

張家界市武陵源區(qū)城市棚戶區(qū)改造項(xiàng)目由12棟建筑組成,其中8棟6層住宅,住宅底部設(shè)2層配套商業(yè);1棟7層住宅,住宅底部設(shè)1層配套商業(yè);2棟8層住宅;1棟3層商業(yè),帶1層地下室。土建類現(xiàn)場(chǎng)工程師的工作主要涉及建筑工程建設(shè)階段的工程建設(shè)實(shí)施階段,BIM技術(shù)在本階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì),具體如圖1所示,主要包括實(shí)施階段BIM實(shí)施方法指導(dǎo)、BIM模型深化設(shè)計(jì)、施工方案BIM模擬、BIM模型實(shí)施應(yīng)用、竣工BIM模型交付[5-6]。

1)BIM實(shí)施方法指導(dǎo)。在工程建設(shè)實(shí)施階段由建設(shè)單位引入經(jīng)驗(yàn)豐富的BIM顧問(wèn)團(tuán)隊(duì),對(duì)方案設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析,編寫全周期三維可視化實(shí)施規(guī)劃,實(shí)施方案主要涉及交付標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵點(diǎn)、注意事項(xiàng)。通過(guò)BIM實(shí)施方法指導(dǎo)方案引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行BIM模型深化設(shè)計(jì),指導(dǎo)施工人員進(jìn)行施工方案模擬,落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的BIM模型實(shí)施應(yīng)用,保證竣工BIM模型的交付質(zhì)量。

2)BIM模型深化設(shè)計(jì)。BIM模型深化設(shè)計(jì)主要是本專業(yè)模型深化和多專業(yè)協(xié)同,同一個(gè)專業(yè)的二維圖紙無(wú)法有效檢查出全部的三維碰撞點(diǎn),不同專業(yè)標(biāo)注方式的差異以及知識(shí)偏差可能導(dǎo)致新的碰撞點(diǎn),如圖2(a)所示棚戶區(qū)2號(hào)樓此處建筑平面圖無(wú)法確定立管上方是否有梁導(dǎo)致立管與梁位置沖突。通過(guò)BIM模型深化設(shè)計(jì)可以有效的解決本專業(yè)設(shè)計(jì)瑕疵和專業(yè)間的不協(xié)調(diào),例如在2號(hào)樓結(jié)構(gòu)施工圖中樁與集水坑距離較近導(dǎo)致集水坑側(cè)壁與樁產(chǎn)生碰撞(如圖2(b)所示),通過(guò)本專業(yè)BIM模型深化設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并調(diào)整了集水井位置來(lái)保證集水井與樁之間的距離200 mm,這樣避免了施工現(xiàn)場(chǎng)的返工和資源浪費(fèi)。

3)施工方案BIM模擬。施工方案BIM模擬可以有效規(guī)避復(fù)雜工況的整體施工風(fēng)險(xiǎn)甚至是節(jié)省細(xì)部構(gòu)造的造價(jià)控制,復(fù)雜工況模擬包括高大支模、深基坑等專項(xiàng)方案的模擬,細(xì)部構(gòu)造模擬包括地磚鋪貼、墻體排磚的方案模擬。例如深基坑專項(xiàng)方案的BIM模擬可以有效地發(fā)現(xiàn)復(fù)雜工況中的施工風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整,利用BIM模型進(jìn)行施工交底可以直觀地展示深基坑的技術(shù)要點(diǎn);墻體排磚方案的BIM模擬可以對(duì)砌塊進(jìn)行整體規(guī)劃,方便工人提前切割砌塊并有效利用剩余砌塊,避免砌體材料的浪費(fèi),從而降低墻體砌塊的整體造價(jià)。

4)BIM模型實(shí)施應(yīng)用。BIM模型實(shí)施應(yīng)用主要利用廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件進(jìn)行施工進(jìn)度控制、變更管理、造價(jià)控制等,通過(guò)提前將施工進(jìn)度、計(jì)量計(jì)價(jià)信息導(dǎo)入BIM軟件可以建立綜合進(jìn)度、變更、造價(jià)為一體的展示模型,通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度數(shù)據(jù)、造價(jià)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并合理調(diào)整施工進(jìn)度,可以及時(shí)將變更、現(xiàn)場(chǎng)記錄錄入BIM模型做好電子記錄備份。

5)竣工BIM模型交付。竣工BIM模型交付主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的變更修改原有BIM模型,按照實(shí)際施工后的建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、強(qiáng)弱電、暖通空調(diào)、消防、設(shè)備等完成整個(gè)建筑的三維模型交付,交付后的模型可以用于日常的運(yùn)營(yíng)維護(hù),例如管道的維修等。

3 職業(yè)教育土建類現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM技術(shù)素養(yǎng)培育模式

職業(yè)教育土建類現(xiàn)場(chǎng)工程師主要涉及其中某個(gè)任務(wù)點(diǎn),因此在培育過(guò)程中可以采用“夯實(shí)基礎(chǔ)+以點(diǎn)帶面”的培育模式[7],在校期間面向現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM素養(yǎng)的培養(yǎng)主要針對(duì)某個(gè)方向的BIM技術(shù),河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院土建類專業(yè)主要為工程造價(jià)專業(yè)群的4個(gè)專業(yè),分別為工程造價(jià)、建設(shè)工程管理、智能建造技術(shù)、建筑工程技術(shù),在專業(yè)群人才培育過(guò)程中首先依托平臺(tái)共享課落實(shí)土建BIM基礎(chǔ)建模,在此基礎(chǔ)上依托方向核心課確定主要側(cè)重方向,工程造價(jià)、建設(shè)工程管理主要側(cè)重機(jī)電深化設(shè)計(jì),智能建造技術(shù)、建筑工程技術(shù)主要側(cè)重裝配式深化設(shè)計(jì),并依托專業(yè)拓展課及時(shí)補(bǔ)充BIM行業(yè)新素養(yǎng),職業(yè)教育土建類現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM技術(shù)素養(yǎng)培育模式如圖3所示(圖中僅展示了與BIM素養(yǎng)相關(guān)課程)。

1)BIM基礎(chǔ)素養(yǎng)培育。依托平臺(tái)共享課中的《建筑識(shí)圖與構(gòu)造》《平法識(shí)圖與鋼筋算量》課程分別進(jìn)行建筑識(shí)圖和結(jié)構(gòu)識(shí)圖的理論素養(yǎng)培育,通過(guò)《建筑CAD》《BIM建模》課程分別進(jìn)行二維繪圖和三維繪圖技能實(shí)操素養(yǎng)培育,以上課程最終可以實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)專業(yè)群BIM基礎(chǔ)素養(yǎng)的培育,為現(xiàn)場(chǎng)工程使用BIM技術(shù)進(jìn)行土建部分建模打下基礎(chǔ)。

2)BIM深化設(shè)計(jì)素養(yǎng)培育。工程造價(jià)專業(yè)群不同專業(yè)方向的差異性主要體現(xiàn)在核心課程上,例如工程造價(jià)和建設(shè)工程管理專業(yè)分別依托《數(shù)字造價(jià)軟件應(yīng)用》《機(jī)電應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)》為數(shù)字化造價(jià)和機(jī)電深化設(shè)計(jì)進(jìn)行方向深化,智能建造技術(shù)和建筑工程技術(shù)專業(yè)主要依托《裝配式深化設(shè)計(jì)》在裝配式方向進(jìn)行深化素養(yǎng)拓展,通過(guò)方向核心課程的培育有助于現(xiàn)場(chǎng)工程師使用BIM技術(shù)解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題。

3)BIM新素養(yǎng)拓展。隨著工業(yè)化、信息化、智能化的不斷推進(jìn),社會(huì)對(duì)職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師的BIM素養(yǎng)需求也在不斷發(fā)生更新、迭代[8],因此設(shè)置專業(yè)拓展課可以有效的實(shí)現(xiàn)校園培育與社會(huì)需求之間的銜接與統(tǒng)一,目前我校考慮到BIM技術(shù)在施工招投標(biāo)方面有一定的應(yīng)用場(chǎng)景所以開設(shè)了《BIM招投標(biāo)》課程,后期會(huì)根據(jù)行業(yè)需要進(jìn)行拓展課程更新,滿足職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM新素養(yǎng)拓展的需要。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)工程師工作崗位上的應(yīng)用主要包括實(shí)施階段BIM實(shí)施方法指導(dǎo)、BIM模型深化設(shè)計(jì)、施工方案BIM模擬、BIM模型實(shí)施應(yīng)用、竣工BIM模型交付,職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師的培育可以依托專業(yè)群進(jìn)行全方面整體規(guī)劃并結(jié)合專業(yè)瞄準(zhǔn)某個(gè)方向進(jìn)行BIM素養(yǎng)培育,可以依托“平臺(tái)共享課-專業(yè)核心課-專業(yè)拓展課”實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM素養(yǎng)的培育和提升。我校工程造價(jià)專業(yè)群根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程師培育模式進(jìn)行了課程體系改革探索與實(shí)踐,目前良好的實(shí)踐效果主要體現(xiàn)在BIM相關(guān)技能競(jìng)賽方面獲得多項(xiàng)國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng),可為其他院校土建類職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師BIM技術(shù)素養(yǎng)培育提供參考。